斑马线检测与识别算法研究

作     者：赵娟 

作者单位：武汉轻工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：管庶安

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：道路斑马线识别 纹理特征 投影变换 一致性判据 

摘      要：道路斑马线是一种重要的交通标示。在基于图像识别的系统导盲辅助设备中,研究能准确高效地识别道路斑马线的算法,引导盲人沿着斑马线穿越马路,具有重要应用价值和社会价值。本文研究基于图像处理的导盲辅助设备中关于道路斑马线检测与识别算法问题。对于该算法的研究,主要从斑马线纹理特征入手,即斑马线的等宽度等间隔特征。利用其特征着手设计检测与识别算法。本文的算法研究主要是分三部分完成的:一、斑马线边缘检测。图像处理中有很多经典边缘检测算子,如Prewitt和Sobel算子,但是这些算子各有优缺点。经分析表明不宜用于斑马线的边缘检测,又考虑到时效性,即图像边缘检测的前期没有进行去噪处理,所以基于以上两点,建立了既能使用快速算法又能抗干扰去噪处理的模板算子,即基于扩展的Prewitt算子,来完成斑马线的边缘检测。二、斑马线特征量的提取。由于斑马线具有较强的纹理特征,斑马线黑白线交替的位置具有较大的梯度值,故此对斑马线的最大梯度施加投影变换,并提取变换曲线上的峰点值系列作为特征量。为了提高识别率,需要建立曲线峰点的删选准则。本文选用了求取最频值的方法,有效地保证了所选峰点的正确性。三、斑马线识别。以峰点值的大小和方向为特征量,建立一种最小错误率的判别函数。本算法运用模式识别的思想,建立角度特征量一致性测度值R,并由大量训练样本图像确定R的取值范围。若由目标图像计算出的R值在此范围内,则最终判断该图中含有斑马线,否则不存在。实验结果表明,该算法具有较高的可靠性、实时性。利用该算法进行大量检测和验证,并对结果数据分析,得出斑马线检测识别准确率达到95%以上,平均检测时间在约90ms内。较好的满足了导盲设备的实时性和准确性要求。